Hastighed μs i rummet. Den internationale rumstation ISS

2018 markerer 20-året for et af de mest betydningsfulde internationale rumprojekter, Jordens største kunstige beboelige satellit - Den Internationale Rumstation (ISS). For 20 år siden, den 29. januar, blev aftalen om oprettelse af en rumstation underskrevet i Washington, og allerede den 20. november 1998 begyndte opførelsen af ​​stationen - Proton løfteraket blev med succes opsendt fra Baikonur-kosmodromen med den første modul - Zarya funktionelle lastblok (FGB) " Samme år, den 7. december, blev det andet element koblet til Zarya FGB orbital station- tilslutningsmodul "Unity". To år senere var en ny tilføjelse til stationen Zvezda-servicemodulet.

2. november 2000 International rumstation(ISS) begyndte sin drift i bemandet tilstand. Soyuz TM-31 rumfartøjet med besætningen på den første langsigtede ekspedition lagde til kaj til Zvezda servicemodulet.Skibets indflyvning til stationen blev udført efter den ordning, der blev brugt under flyvninger til Mir-stationen. Halvfems minutter efter docking blev lugen åbnet, og ISS-1 besætningen trådte ombord på ISS for første gang.ISS-1 besætningen inkluderet Russiske kosmonauter Yuri GIDZENKO, Sergei KRIKALEV og Amerikansk astronaut William SHEPHERD.

Da de ankom til ISS, genaktiverede kosmonauterne, eftermonterede, lancerede og konfigurerede systemerne i Zvezda-, Unity- og Zarya-modulerne og etablerede kommunikation med missionskontrolcentre i Korolev og Houston nær Moskva. I løbet af fire måneder blev der gennemført 143 sessioner med geofysisk, biomedicinsk og teknisk forskning og eksperimenter. Derudover leverede ISS-1-teamet docking med Progress M1-4 fragtrumfartøjet (november 2000), Progress M-44 (februar 2001) og den amerikanske rumfærge Endeavour (Endeavour, december 2000), Atlantis ("Atlantis"; februar 2001), Discovery ("Discovery"; marts 2001) og deres losning. Også i februar 2001 integrerede ekspeditionsholdet Destiny laboratoriemodulet i ISS.

Den 21. marts 2001, med den amerikanske rumfærge Discovery, som leverede besætningen på den anden ekspedition til ISS, vendte holdet fra den første langsigtede mission tilbage til Jorden. Landingsstedet var Kennedy Space Center, Florida, USA.

I de efterfølgende år blev Quest-luftslusekammeret, Pirs-dokkingsrummet, Harmony-forbindelsesmodulet, Columbus-laboratoriemodulet, Kibo-last- og forskningsmodulet, Poisks lille forskningsmodul, forankret til den internationale rumstation "Tranquility". , observationsmodul "Domes", lille forskningsmodul "Rassvet", multifunktionsmodul "Leonardo", transformerbart testmodul "BEAM".

I dag er ISS den største internationalt projekt, en bemandet orbitalstation, der bruges som et multifunktionelt rumforskningsanlæg. Rumorganisationerne ROSCOSMOS, NASA (USA), JAXA (Japan), CSA (Canada), ESA (europæiske lande) deltager i dette globale projekt.

Med oprettelsen af ​​ISS blev det muligt at udføre videnskabelige forsøg under unikke forhold med mikrotyngdekraft, i vakuum og under påvirkning af kosmisk stråling. De vigtigste forskningsområder er fysiske og kemiske processer og materialer i rummet, jordudforskning og udviklingsteknologier ydre rum, mennesket i rummet, rumbiologi og bioteknologi. Der lægges stor vægt på uddannelsesinitiativer og popularisering af rumforskning i astronauternes arbejde på den internationale rumstation.

ISS er en unik oplevelse af internationalt samarbejde, støtte og gensidig bistand; konstruktion og drift i lav-jord kredsløb af store ingeniørstruktur, som er af afgørende betydning for hele menneskehedens fremtid.

De fleste rumflyvninger udføres ikke i cirkulære baner, men i elliptiske baner, hvis højde varierer afhængigt af placeringen over Jorden. Højden af ​​den såkaldte "lav reference"-bane, hvorfra de fleste rumfartøjer "skubber af", er cirka 200 kilometer over havets overflade. For at være præcis er perigeum af sådan en bane 193 kilometer, og apogeum er 220 kilometer. Men i referencekredsløbet er der en stor mængde affald efterladt af et halvt århundredes rumudforskning, så moderne rumfartøjer, der tænder for deres motorer, flytter til en højere bane. For eksempel, den internationale rumstation ( ISS) i 2017 roterede i en højde på ca 417 kilometer, det vil sige dobbelt så høj som referencebanen.

Orbitalhøjden for de fleste rumfartøjer afhænger af skibets masse, dets opsendelsessted og kraften af ​​dets motorer. For astronauter varierer det fra 150 til 500 kilometer. For eksempel, Yuri Gagarin fløj i kredsløb ved perigeum 175 km og apogee ved 320 km. Den anden sovjetiske kosmonaut tyske Titov fløj i et kredsløb med et perigeum på 183 km og et apogeum på 244 km. Amerikanske rumfærger fløj i kredsløb højde fra 400 til 500 kilometer. Alle moderne rumfartøjer, der leverer mennesker og gods til ISS, har omtrent samme højde.

I modsætning til bemandede rumfartøjer, som skal returnere astronauter til Jorden, flyver kunstige satellitter i meget højere baner. Orbitalhøjden for en satellit, der kredser i geostationær bane, kan beregnes ud fra data om Jordens masse og diameter. Som et resultat af simple fysiske beregninger kan vi finde ud af det geostationær kredsløbshøjde det vil sige en, hvor satellitten "hænger" over et punkt på jordens overflade, er lig med 35.786 kilometer. Dette er en meget stor afstand fra Jorden, så signaludvekslingstiden med sådan en satellit kan nå op på 0,5 sekunder, hvilket gør den uegnet til for eksempel at servicere online spil.

I dag er det den 18. marts 2019. Ved du hvad ferie er i dag?

Den Internationale Rumstation er resultatet af fælles arbejde af specialister fra en række områder fra seksten lande (Rusland, USA, Canada, Japan, stater, der er medlemmer af Det Europæiske Fællesskab). Det storslåede projekt, som i 2013 fejrede femtende årsdagen for starten på dets implementering, legemliggør alle resultaterne af moderne teknisk tænkning. Den internationale rumstation forsyner forskere med en imponerende del af materialet om det nære og dybe rum og nogle terrestriske fænomener og processer. ISS blev imidlertid ikke bygget på én dag, forud for dens oprettelse, var næsten tredive års kosmonautikhistorie.

Hvordan det hele begyndte

Forgængerne for ISS var sovjetiske teknikere og ingeniører. Det ubestridelige forrang i deres skabelse blev besat af sovjetiske teknikere og ingeniører. Arbejdet med Almaz-projektet begyndte i slutningen af ​​1964. Forskere arbejdede på en bemandet orbitalstation, der kunne transportere 2-3 astronauter. Det blev antaget, at Almaz ville tjene i to år, og i løbet af denne tid ville det blive brugt til forskning. Ifølge projektet var hoveddelen af ​​komplekset OPS - en orbital bemandet station. Den rummede besætningsmedlemmernes arbejdsområder samt en beboelseskupé. OPS var udstyret med to luger til udstigning åbent rum og tab af specielle kapsler med information, samt en passiv docking-enhed, til Jorden.

Effektiviteten af ​​en station er i høj grad bestemt af dens energireserver. Almaz-udviklerne har fundet en måde at øge dem mange gange. Levering af astronauter og diverse gods Transportforsyningsskibe (TSS) blev ansat på stationen. De var blandt andet udstyret med et aktivt dockingsystem, en kraftig energiressource og et fremragende motion control system. TKS var i stand til at forsyne stationen med energi i lang tid, samt styre hele komplekset. Alle efterfølgende lignende projekter, inklusive den internationale rumstation, blev skabt ved hjælp af den samme metode til at spare OPS-ressourcer.

Først

Konkurrencen med USA tvang sovjetiske videnskabsmænd og ingeniører til at arbejde så hurtigt som muligt, så så hurtigt som muligt En anden orbital station blev oprettet - Salyut. Hun blev leveret i rummet i april 1971. Grundlaget for stationen er det såkaldte arbejdsrum, som omfatter to cylindre, små og store. Inde i den mindre diameter var der et kontrolcenter, sovepladser og områder til hvile, opbevaring og spisning. Den større cylinder er en beholder til videnskabeligt udstyr, simulatorer, uden hvilken ikke en eneste sådan flyvning kan gennemføres, og der var også en brusekabine og et toilet isoleret fra resten af ​​rummet.

Hver efterfølgende Salyut var på en eller anden måde forskellig fra den forrige: den var udstyret med det nyeste udstyr, havde designfunktioner, svarende til datidens teknologi- og vidensudvikling. Disse orbitale stationer markerede begyndelsen Ny æra forskning i rum og terrestriske processer. "Salyuts" var den base, som de blev holdt i store mængder forskning inden for medicin, fysik, industri og Landbrug. Det er svært at overvurdere oplevelsen af ​​at bruge orbitalstationen, som blev anvendt med succes under driften af ​​det næste bemandede kompleks.

"Verden"

Det var en lang proces med at akkumulere erfaring og viden, som resultatet var den internationale rumstation. "Mir" - et modulært bemandet kompleks - er dens næste fase. Det såkaldte blokprincip for at skabe en station blev testet på den, da hoveddelen af ​​den i nogen tid øger sin tekniske og forskningsmæssige kraft på grund af tilføjelsen af ​​nye moduler. Det vil efterfølgende blive "lånt" af den internationale rumstation. "Mir" blev et eksempel på vores lands tekniske og tekniske ekspertise og gav det faktisk en af ​​de ledende roller i skabelsen af ​​ISS.

Arbejdet med opførelsen af ​​stationen begyndte i 1979, og den blev leveret i kredsløb den 20. februar 1986. Gennem hele Mir'ens eksistens blev der udført forskellige undersøgelser af den. Nødvendigt udstyr leveres som en del af tillægsmoduler. Mir-stationen gjorde det muligt for videnskabsmænd, ingeniører og forskere at få uvurderlig erfaring med at bruge sådan en skala. Derudover er det blevet et sted for fredelig international interaktion: I 1992 blev en aftale om samarbejde i rummet underskrevet mellem Rusland og USA. Det begyndte faktisk at blive implementeret i 1995, da American Shuttle tog afsted mod Mir-stationen.

Slut på flyvning

Mir-stationen er blevet stedet for en bred vifte af forskning. Her blev data inden for biologi og astrofysik, rumteknologi og medicin, geofysik og bioteknologi analyseret, afklaret og opdaget.

Stationen sluttede sin eksistens i 2001. Årsagen til beslutningen om at oversvømme det var udviklingen af ​​energiressourcer, samt nogle ulykker. Forskellige versioner af at redde objektet blev fremlagt, men de blev ikke accepteret, og i marts 2001 blev Mir-stationen nedsænket i vandet i Stillehavet.

Oprettelse af en international rumstation: forberedende fase

Ideen om at skabe ISS opstod på et tidspunkt, hvor tanken om at sænke Mir var endnu ikke faldet op for nogen. Den indirekte årsag til stationens fremkomst var den politiske og finansielle krise i vores land og økonomiske problemer i USA. Begge magter indså deres manglende evne til at klare opgaven med at skabe en orbital station alene. I begyndelsen af ​​halvfemserne blev der underskrevet en samarbejdsaftale, hvor et af punkterne var den internationale rumstation. ISS som et projekt forenede ikke kun Rusland og USA, men også, som allerede nævnt, fjorten andre lande. Samtidig med identifikation af deltagere fandt godkendelsen af ​​ISS-projektet sted: Stationen vil bestå af to integrerede blokke, amerikanske og russiske, og vil blive udstyret i kredsløb på en modulær måde svarende til Mir.

"Zarya"

Den første internationale rumstation begyndte sin eksistens i kredsløb i 1998. Den 20. november blev en funktionel lastblok opsendt ved hjælp af en protonraket russisk produktion"Daggry". Det blev det første segment af ISS. Strukturelt lignede det nogle af modulerne på Mir-stationen. Det er interessant, at den amerikanske side foreslog at bygge ISS direkte i kredsløb, og kun erfaringerne fra deres russiske kolleger og eksemplet med Mir tilbøjede dem til den modulære metode.

Indvendigt er "Zarya" udstyret med forskellige instrumenter og udstyr, docking, strømforsyning og kontrol. Et imponerende stykke udstyr, inklusive brændstoftanke, radiatorer, kameraer og paneler solpaneler, er placeret på ydersiden af ​​modulet. Alle eksterne elementer er beskyttet mod meteoritter af specielle skærme.

Modul for modul

Den 5. december 1998 satte rumfærgen Endeavour kursen mod Zarya med det amerikanske dockingmodul Unity. To dage senere blev Unity lagt til kaj med Zarya. Dernæst "erhvervede" den internationale rumstation Zvezda-servicemodulet, hvis produktion også blev udført i Rusland. Zvezda var en moderniseret baseenhed på Mir-stationen.

Docking af det nye modul fandt sted den 26. juli 2000. Fra det øjeblik overtog Zvezda kontrollen over ISS såvel som alle livsstøttesystemer, og den permanente tilstedeværelse af et hold astronauter på stationen blev mulig.

Overgang til bemandet tilstand

Den første besætning på den internationale rumstation blev leveret af rumfartøjet Soyuz TM-31 den 2. november 2000. Det omfattede V. Shepherd, ekspeditionschefen, Yu Gidzenko, piloten og flyveingeniøren. Fra dette øjeblik begyndte det ny scene drift af stationen: den skiftede til bemandet tilstand.

Sammensætningen af ​​den anden ekspedition: James Voss og Susan Helms. Hun afløste sin første besætning i begyndelsen af ​​marts 2001.

og jordiske fænomener

Den Internationale Rumstation er et sted, hvor forskellige opgaver udføres. Hver besætnings opgave er blandt andet at indsamle data om bestemte rumprocesser, studere egenskaber af bestemte stoffer under vægtløshedsforhold og så videre. Videnskabelig forskning udført på ISS kan præsenteres som en generel liste:

• observation af forskellige fjerne rumobjekter;
• forskning i kosmisk stråle;
• Jordobservation, herunder undersøgelse af atmosfæriske fænomener;
• undersøgelse af karakteristika ved fysiske og biologiske processer i forhold med vægtløshed;
• afprøvning af nye materialer og teknologier i det ydre rum;
• medicinsk forskning, herunder skabelse af nye lægemidler, afprøvning af diagnostiske metoder under nul-tyngdekraftsforhold;
• produktion af halvledermaterialer.

Fremtid

Som enhver anden genstand, der er udsat for en så tung belastning og så intensivt betjent, vil ISS før eller siden ophøre med at fungere på påkrævet niveau. Det blev oprindeligt antaget, at dens "holdbarhed" ville ende i 2016, det vil sige, at stationen kun fik 15 år. Allerede fra de første måneder af driften begyndte der dog at blive gjort antagelser om, at denne periode var noget undervurderet. I dag er der håb om, at den internationale rumstation vil være operationel frem til 2020. Så venter sandsynligvis den samme skæbne som Mir-stationen: ISS vil blive sænket i Stillehavets farvande.

I dag fortsætter den internationale rumstation, hvis fotos er præsenteret i artiklen, med succes med at kredse i kredsløb om vores planet. Fra tid til anden kan man i medierne finde referencer til ny forskning udført om bord på stationen. ISS er også det eneste objekt for rumturisme: Alene i slutningen af ​​2012 blev den besøgt af otte amatørastronauter.

Det kan antages, at denne type underholdning kun vil tage fart, da Jorden fra rummet er en fascinerende udsigt. Og intet fotografi kan måle sig med muligheden for at betragte en sådan skønhed fra vinduet på den internationale rumstation.

Valget af nogle orbitale parametre for den internationale rumstation er ikke altid indlysende. For eksempel kan en station være placeret i en højde af 280 til 460 kilometer, og på grund af dette oplever den konstant en bremseeffekt øverste lag atmosfæren på vores planet. Hver dag taber ISS cirka 5 cm/s i hastighed og 100 meter i højden. Derfor er det nødvendigt med jævne mellemrum at hæve stationen og brænde brændstoffet fra ATV- og Progress-lastbiler. Hvorfor kan stationen ikke hæves højere for at undgå disse omkostninger?

Rækkevidden antaget under designet og den aktuelle reelle position er dikteret af flere årsager. Hver dag modtager astronauter og kosmonauter høje doser af stråling, og ud over de 500 km stiger dets niveau markant. Og grænsen for et seks måneders ophold er sat til kun en halv sievert, der tildeles kun en sievert for hele karrieren. Hver sievert øger risikoen for kræft med 5,5 procent.

På Jorden er vi beskyttet mod kosmiske stråler af strålingsbæltet fra vores planets magnetosfære og atmosfære, men de arbejder svagere i det nære rum. I nogle dele af kredsløbet (den sydatlantiske anomali er sådan et sted med øget stråling) og ud over det, kan der nogle gange forekomme mærkelige effekter: blink vises i lukkede øjne. Disse er kosmiske partikler, der passerer gennem øjeæblerne. Andre fortolkninger hævder, at partiklerne ophidser de dele af hjernen, der er ansvarlige for synet. Dette kan ikke kun forstyrre søvnen, men også endnu engang minder mig ubehageligt om højt niveau stråling på ISS.

Derudover er Soyuz og Progress, som nu er de vigtigste besætningsskifte- og forsyningsskibe, certificeret til at operere i højder på op til 460 km. Jo højere ISS er, jo mindre last kan der leveres. De raketter, der sender nye moduler til stationen, vil også kunne bringe mindre. På den anden side, jo lavere ISS er, jo mere decelererer den, det vil sige, at mere af den leverede last skal være brændstof til efterfølgende banekorrektion.

Videnskabelige opgaver kan udføres i en højde af 400-460 kilometer. Endelig er stationens position påvirket af rumaffald - fejlslagne satellitter og deres affald, som har enorm fart i forhold til ISS, hvilket gør et sammenstød med dem fatalt.

Der er ressourcer på internettet, der giver dig mulighed for at overvåge orbitalparametrene for den internationale rumstation. Du kan få relativt nøjagtige aktuelle data eller spore deres dynamik. På tidspunktet for skrivningen af ​​denne tekst var ISS i en højde af cirka 400 kilometer.

ISS kan accelereres af elementer, der er placeret bagerst på stationen: disse er Progress-lastbiler (oftest) og ATV'er, og om nødvendigt Zvezda-servicemodulet (ekstremt sjældent). På illustrationen før kataen kører en europæisk ATV. Stationen hæves ofte og lidt efter lidt: Korrektioner sker cirka en gang om måneden i små portioner på omkring 900 sekunders motordrift. Progress bruger mindre motorer for ikke at påvirke eksperimenternes forløb i høj grad.

Motorerne kan tændes én gang og dermed øge flyvehøjden på den anden side af planeten. Sådanne operationer bruges til små opstigninger, da kredsløbets excentricitet ændres.

En korrektion med to aktiveringer er også mulig, hvor den anden aktivering udglatter stationens kredsløb til en cirkel.

Nogle parametre dikteres ikke kun af videnskabelige data, men også af politik. Det er muligt at give rumfartøjet enhver orientering, men under opsendelsen vil det være mere økonomisk at bruge den hastighed, som Jordens rotation giver. Det er således billigere at sende køretøjet ud i en bane med en hældning svarende til breddegraden, og manøvrer vil kræve yderligere brændstofforbrug: mere for bevægelse mod ækvator, mindre for bevægelse mod polerne. ISS's kredsløbshældning på 51,6 grader kan virke mærkelig: NASA-køretøjer opsendt fra Cape Canaveral har traditionelt en hældning på omkring 28 grader.

Da placeringen af ​​den fremtidige ISS-station blev diskuteret, blev det besluttet, at det ville være mere økonomisk at give fortrinsret til den russiske side. Sådanne orbitale parametre giver dig også mulighed for at se mere af jordens overflade.

Men Baikonur er på en breddegrad på cirka 46 grader, så hvorfor er det så almindeligt, at russiske opsendelser har en hældning på 51,6°? Faktum er, at der er en nabo mod øst, som ikke bliver alt for glad, hvis noget falder på ham. Derfor er banen vippet til 51,6°, så der under opsendelsen ingen dele af rumfartøjet under nogen omstændigheder kunne falde ind i Kina og Mongoliet.

Men i rummet er alt anderledes, nogle fænomener er simpelthen uforklarlige og kan i princippet ikke være underlagt nogen love. For eksempel vil en satellit opsendt for flere år siden, eller andre objekter rotere i deres kredsløb og vil aldrig falde. Hvorfor sker dette, Med hvilken hastighed flyver en raket ud i rummet?? Fysikere foreslår, at der er en centrifugalkraft, der neutraliserer tyngdekraftens virkning.

Efter at have lavet et lille eksperiment, kan vi selv forstå og mærke dette uden at forlade hjemmet. For at gøre dette skal du tage en tråd og binde en lille vægt til den ene ende, og vik derefter tråden ud i en cirkel. Vi vil føle, at jo højere hastighed, jo klarere er belastningens bane, og jo mere spænding vil tråden have, hvis vi svækker kraften, vil genstandens rotationshastighed falde, og risikoen for, at belastningen falder, stiger; flere gange. Med denne lille erfaring vil vi begynde at udvikle vores emne - fart i rummet.

Det bliver tydeligt høj hastighed tillader enhver genstand at overvinde tyngdekraften. Hvad angår rumobjekter, har de hver deres hastighed, den er anderledes. Der er fire hovedtyper af en sådan hastighed, og den mindste af dem er den første. Det er med denne hastighed, at skibet flyver ind i jordens kredsløb.

For at flyve ud over dets grænser har du brug for et sekund fart i rummet. Ved den tredje hastighed er tyngdekraften fuldstændig overvundet, og du kan flyve ud over grænserne. solsystem. Fjerde rakethastighed i rummet giver dig mulighed for at forlade selve galaksen, det er cirka 550 km/s. Vi har altid været interesserede rakethastighed i rummet km t, når man går ind i kredsløb, er det lig med 8 km/s, ud over det - 11 km/s, det vil sige at udvikle sine evner til 33.000 km/t. Raketten øger gradvist hastigheden, fuld acceleration begynder fra en højde på 35 km. Fartrumvandring er 40.000 km/t.

Hastighed i rummet: rekord

Maksimal hastighed i rummet- rekorden, der blev sat for 46 år siden, står stadig, den blev opnået af astronauter, der deltog i Apollo 10-missionen. Efter at have fløjet rundt om Månen, vendte de tilbage hvornår fart rumskib i rummet var 39.897 km/t. I den nærmeste fremtid er det planlagt at sende Orion-rumfartøjet ind i nul-tyngdekraftens rum, som vil sende astronauter i lav kredsløb om Jorden. Måske bliver det så muligt at slå den 46 år gamle rekord. Lysets hastighed i rummet- 1 milliard km/t. Mon ikke vi kan tilbagelægge sådan en afstand med vores maksimale tilgængelige hastighed på 40.000 km/t. Her hvad er hastigheden i rummet udvikler sig i lyset, men vi mærker det ikke her.

Teoretisk set kan en person bevæge sig med en hastighed lidt mindre end lysets hastighed. Dette vil dog medføre kolossal skade, især for en uforberedt organisme. Når alt kommer til alt, skal du først udvikle en sådan hastighed, gøre en indsats for sikkert at reducere den. Fordi hurtig acceleration og deceleration kan være dødelig for en person.

I oldtiden troede man, at Jorden var ubevægelig, ingen var interesseret i spørgsmålet om hastigheden af ​​dens rotation i kredsløb, fordi sådanne begreber ikke eksisterede i princippet. Men allerede nu er det svært at give et entydigt svar på spørgsmålet, fordi værdien ikke er den samme på forskellige geografiske steder. Tættere på ækvator vil hastigheden være højere i regionen i det sydlige Europa er den 1200 km/t, dette er gennemsnittet Jordens hastighed i rummet.